Содержание
Введение
1. Разработка технического задания
1.1 Наименование и область применения
1.2 Основание для разработки
1.3 Цель и назначение разработки
1.4 Источник разработки
1.5 Требования к конструируемому изделию
2. Определение условий эксплуатации и группы жесткости
3. Обоснование конструкторских решений
3.1 Выбор материала печатной платы
3.2 Выбор типа конструкции и класса точности печатнойплаты
3.3 Выбор класса точности печатной платы
3.4 Выбор способа изготовления печатной платы
3.5 Выбор размера печатной платы
3.6 Определение допустимых паразитных параметров иопределение максимальной длины рядом идущих проводников с учетом паразитныхпараметров
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
В курсовом проекте описаноустройство регистрации точки росы в герметизированных металлостеклянных,металлокерамических корпусах интегральных микросхем и полупроводниковыхприборах. В промышленных условиях обычно используют метод определенияконцентрации паров по результатам анализа атмосферы раз герметизированногокорпуса и.с. с помощью вторичной ионной масс-спектроскопии. Это приводит внегодность изделия, которые по электрическим параметрам соответствуюттехническим условиям. В описанном приборе контроля температуры точки росы этапроблема решается с помощью локального охлаждения и.с. через отдельныйэлектрический вывод. Это позволяет уменьшить площадь охлаждаемой поверхностивнутри корпуса до 1-1.5 мм² и увеличить толщину локальногоконденсированного слоя до 6 мкм. Конденсация влаги на охлаждаемом выводесопровождается приращением ёмкости ΔС – 0.10-0.25 пФ между этими выводамии корпусом и.с., что, например. Для микросхемы К140 составляет до 25% от еёноминального значения.
Датчик температурыпитается то источника тока на транзисторе VT6, I=0.5мА.Сигнал подается на вход аналого-цифрового преобразователя. Точность измерениятемпературы точки росы зависит от режима охлаждения исследуемого образца.Согласно данным, время конденсации влаги на охлаждаемой поверхности взависимости от температуры и абсолютного уровня влаги может находиться впределах 0.5-3с. Образование капель воды на центрах конденсации в начальныймомент происходит при упругости водяного пара, равной упругости насыщения.Абсолютная погрешность измерения температуры, обусловленная конструктивнымиособенностями холодильной камеры, расположением датчика температурыотносительно охлаждаемого вывода и.с. и указанными градиентами температур, непревышает половины значения младшего разряда цифрового индикатора и составляет-0.05 °С. Относительная погрешность измерения температуры в этом случае непревышает 5%.
1. Разработкатехнического задания
1.1 Наименование иобласть применения
Разрабатываемое изделие –«устройство регистрации точки росы». Область применения –измерительные системы. Устройство применяется регистрации точки росы вгерметизированных металлостеклянных, металлокерамических корпусах интегральныхмикросхем и полупроводниковых приборах.
1.2 Основание дляразработки
Учебный план специальности200800.
1.3 Цель и назначениеразработки
Целью является проектированиеконструкций изделий 1-ого уровня; освоение методики конструирования печатныхузлов и печатных плат, методов их компоновки.
1.4 Источникразработки
Журнал «Приборы итехника эксперимента».-2001.- №2.-с.146-148 схема электрическая принципиальная устройстварегистрации.
1.5. Требования кконструируемому изделию
Разработанный печатныйузел должен иметь минимальные размеры и стоимость, быть простым в изготовлении,выполнять свои функции в течение длительного времени, должен отвечать условиямпо помехозащищенности и исключать помехи и наводки на другие приборы, особеннопри использовании в измерительном комплексе.
2. Определение условийэксплуатации и группы жесткости
Изделие относится к 2-ойгруппе 1-ого класса. Т.е. изделие должно эксплуатироваться в закрытыхотапливаемых и не отапливаемых помещениях. Должно сохранять работоспособностьпри температуры от минус 60 до плюс 85 0С при отсутствии агрессивныхсред. Исходя из этого по ГОСТ 23752-78 разработанный печатный узел долженсоответствовать 2-ой группе жесткости эксплуатации.
3. Обоснованиеконструкторских решений
3.1 Выбор материала печатнойплаты
При изготовлениипечатной платы был использован стеклотекстолит фольгированный СФ – 2Н – 50 –1,5 ГОСТ 10316 – 78. Диапазон рабочих температур стеклотекстолита позволяет егоприменять в аппаратуре 2-ой группы жесткости эксплуатации. Толщинастеклотекстолита (1,5 мм) выбрана в первом приближении по минимальному диаметрумонтажного отверстия и по классу точности печатной платы, а также исходя изтребований обеспечения механической прочности печатного узла.
3.2 Выбор типаконструкции и класса точности печатной платы
Печатная плата будетдвусторонней. Двусторонние печатные платы обладают меньшими габаритами посравнению с односторонними, так как с их помощью можно реализовывать большуюплотность упаковки.
/>
Рисунок 1
L – расстояние между двумя выводами,
D – диаметр контактной площадки,
dмо – диаметр монтажного отверстия,
b – ширина пояска металлизации.
Диаметр контактнойплощадки равен [1]:
D = dмо + 2b.
Ширинаполосы tn находится по формуле [2]:
tn =(L-D)/(2n+1) ,
где n – количество печатных проводников.
Сравниваемtn с шириной печатного проводника выбранного классаточности
tn = (2.5-(1+2*0.1))/(2+1) = 0.433 мм.
t3кл= 0.25 мм — ширина печатного проводника 3-его классаточности.
Т.е. tn > t3кл, значит выбранный класс точностиподходит.
3.3 Выбор классаточности печатной платы
Определим ширину зазорамежду печатными проводниками:
Sp=tp=(L-Dкп)/2n+1, (1)
где Sp – ширина зазора, мм
tp – ширина печатного проводника, мм
L – расстояние между центрамимонтажных отверстий, мм
Dкп – диаметр контактной площадки, мм
n – количество печатных проводниковмежду 2-мя контактными площадками
Зададим класс точности 3( tp min=0.25, Sp min=0.25):
Sp=tp=(2.5-2.24)/1=0.26
Sp > tp min, следовательно нашу плату можно реализовать в 3-емклассе точности
3.4 Выбор способаизготовления печатной платы
Печатные платы изготавливаютсяпозитивным фотохимическим способом, следующим образом: на двустороннююфольгированную заготовку наносится слой фоторезиста. Через фотошаблонпроизводиться экспонирование, затем фоторезист удаляется с участков, где будутрасположены проводники или контактные площадки. Потом сверлятся отверстия.Следующим этапом является осаждение защитного слоя оловянно – свинцового припоя(ПОС) на будущие проводники и контактные площадки. Потом следует удалениезадубленного фоторезиста и травление меди с незащищенных мест (субтрактивнаяоперация). Данный способ получил наибольшее применение т.к. имеет простую иотработанную технологию для всех типов производств, обладает высокой точностьюизготовления печатного рисунка.
3.5 Выбор размерапечатной платы
Для нахожденияразмеров печатной платы сначала определяют площадь печатной платы. Воспользуемсяданными таблицы 1.
Таблица 1 Данные дляопределения площади печатной платы:Тип ЭРЭ
Установочная площадь Si, мм Количество, n
Si/> n, мм2 МЛТ-0,25 37,5 32 1200 СП5-2 196 8 1568 КТ315 21,6 2 43,2 КП303 107 5 535 КП306 107 1 107 КР572ПВ2 765 1 765 К140УД6 283,4 2 566,8 КЛС-1(47,68пФ) 56,25 3 168,75 КЛС-1(100пФ) 67,5 4 270 КЛС-1(0,01мкФ) 70,5 8 564 КЛС-1(0,1мкФ) 67,5 4 270 К10-23(20пФ) 58,5 1 58,5 К53-10(0,47мкФ) 25 2 50 К53-10(0,22мкФ) 25 1 25 К53-10(1мкФ) 20 2 40 Д9Д 52,5 2 105 ГРПМ31 1585,5 1 1585,5
Площадь печатнойплаты, Sпп определяетсяпо формуле [2]:
Sпп=/> />/>n, (1)
где к =0,5 –коэффициент, характеризующий плотность компоновки;
Si – площадь, требуемая для установки i–гоэтого элемента;
n – количество элементов;
Sпп = 15843,5мм2
Размер печатной платывыбираем из стандартного ряда размеров ГОСТ 10317. Конечные размеры печатнойплаты: 120/>120 мм 2
3.6Определение допустимых паразитных параметров и определение максимальной длинырядом идущих проводников с учетом паразитных параметров
Дано:
Длительность фронта τф= 20 нс;
Допустимое напряжениепомехи Uпом_доп =0.5 В;
Выходное напряжениемикросхемы Uвых = 5 В;
Выходное сопротивлениемикросхемы Rвых = 1 кОм ;
Перепад тока в выходнойцепи микросхемы ΔI =0.1 А;
Длина рядом идущихпроводников L = 7.5 мм;
Расстояние между центрамипроводников S = 1.25 мм;
Ширина печатныхпроводников t =0.25 мм.
Допустимая емкость помехирассчитывается по формуле [2]:
/>.
Максимальная длина рядомидущих проводников с учетом паразитной емкости [2]:
lдоп=Спом_доп · S · 36π · 2/t · 10-9 (εпод+1) = 0.32 м,
где Со- погонная емкостьмежду двумя проводниками [Ф/м] .
/>
Допустимая индуктивностьпомехи [2]:
/>
Где К=1 -коэффициентзапаса.
Максимальная длина рядомидущих проводников с учетом паразитной индуктивности находится из следующегоуравнения [2]:
/>
l доп_м = 0.07962 м.
Тогда максимальная длинарядом идущих проводников с учетом паразитной индуктивности и паразитнойемкости:
l доп = (l доп_м * l доп_c)/ (l доп_м + l доп_c) = 0.11495 м = 63.35 мм .
Вывод: рассчитаннаямаксимальная допустимая длинна рядом идущих проводников с учетом паразитнойиндуктивности и паразитной емкости больше чем длинна данная в задании, значит,взаимное расположение этих проводников удовлетворяет условиям электромагнитнойсовместимости.
Заключение
В данном курсовом проектеразработана конструкция изделия 1-ого уровня (узелпечатный). Оформлена конструкторская документация, изучены методы компоновки итехнология изготовления для данных изделий.
Разработанный в курсовомпроекте печатный узел удовлетворяет требованиям по условиям эксплуатации,условиям электромагнитной совместимости, имеет хорошие массогабаритныехарактеристики, отвечает требованиям по точности, требованиям ГОСТов и ОСТов.Относительно простая конструкция и использование недорогих и распространенныхматериалов и радиоэлементов, а также выбранный метод изготовления делают егопригодным для массового производства.
Список литературы
1. Проектирование печатных узлов. Методические указания клабораторной работе для студентов специальностей 190900, 200800, 071900/НГТУ;Сост. М.А. Ивлев, Нижний Новгород, 2000.-29с.
2. Курс лекций по дисциплине «Основы проектирования РЭС»для студентов специальности 200800 .
3. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры(печатные узлы) / А.И. Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронкевич. -К.: Техника,1985. -312 с.: ил.
4. Справочник по разработке и оформлению конструкторскойдокументации РЭА / Под ред. Э.Т. Романычевой. — М.: Радио и связь, 1989.-448с.
5. ОСТ 4ГО.010.030-81. Установка навесных элементов напечатные платы. Конструирование.
6. ГОСТ 23751 -86. Платы печатные. Основные параметрыконструкции
7. ГОСТ 23752-79. Платы печатные. Общие технические условия.
8. ГОСТ 2.417-91 ЕСКД. Правила выполнения чертежей печатныхплат.
9. РД 50-708-91. Инструкция: платы печатные. Требования кконструированию
10. ГОСТ 2.108-68 ЕСКД. Спецификация.
11. ОСТ 4ГО.000.030-85. Конструкторская документация. Выполнениеспецификаций
12. ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрическихсхем.
13. ГОСТ 10317-79. Платы печатные. Основные размеры.
14. ГОСТ 10316-78. Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные.Общие технические условия.
15. ОСТ 107.9.3001-87. Покрытия металлические инеметаллические неорганические. Общие требования к выбору.
16. РД 107.9.4002-88. Покрытия лакокрасочные. Номенклатура,свойства и область применения.